Қозғалысты басқару

Қозғалысты басқару – космостық ұшу аппараттарын ұшыру, қондыру әрі ұшу траекторияларында бағдарлау және тұрақтандыру әдістері. Космостық комплекс (ұшырғыш-ракета және орбитаға шығарылатын объект) ұшу траекториясының қай бөлігінде екеніне және ұшырылу мақсатына сәйкес әр түрлі қозғалысты болады. Осы қозғалыстар екі түрге бөлінеді. Қозғалыстың бірінші түріне космостық комплекске сырттан ешқандай күш не момент әсер етпейтін әрі ракеталық двигательдің жұмысы тоқтатылған кездегі қозғалысы, ал екінші қозғалысқа бұған керісінше жайт алынған. Яғни оған ракеталық двигатель жұмысын тоқтатпаған кездегі әрі космостық комплекске сырттан едәуір дәрежедегі күш не момент әсер ететін қозғалыс жатқызылған. Космостық комплекстің ұшу траекториясының дені қозғалыстың алғашқы түріне, ал оның жерден ұшырылу, орбитаға шығарылу және қондырылу кездеріндегі яғни ракеталық двигатель жұмыс жасайтын траектория бөлігіндегі қозғалысы екінші түрге сәйкес келеді. Қозғалыстың бірінші түрінің екіншісінен өзгешелігі – оның масса центрінің қозғалысы мен масса центріне байланысты бұрылу бұрышының өзара тәуелсіздігі. Космостық ұшу аппараттарына әсер ететін бірден-бір күш – бүкіл әлемдік тартылыс күші. Бұл күш ол аппараттардың кеңістіктегі бұрыштық қалпына тәуелсіз әсер етеді. Сондықтан ұшу аппараттарының қозғалысы олардың масса центріне қатысты ретсіз айналыста немесе Күнмен не басқа жұлдыздармен салыстырғанда бұрыштық қалпы тұрақты болғандығына қарамастан бірдей болады. Қозғалыстың масса центріне қатысты айналуларға тәуелсіз болуынан ол аппараттардың бұрыштық аутқуларын басқаруға болмайды деген қорытынды шығаруға болмайды. Космостық ұшу аппараттарын алдын ала белгіленген қалыпқа келтіруге арналған басқаруды бағдарлау деп атайды.

Авиадиспетчерлер жұмыс барысында

Қозғалыстың екінші түрінде де космостық ұшу аппараттарының бұрыштық қалпын өзгертуге тура келеді. Бұл мақсат үшін ракеталық двигательдің тарту күші немесе аэродинамикалық күштер пайдаланылады. Космостық күші аппараттарын масса центріне қатысты бұрғанда, оның қозғалыс бағыты, яғни ұшу траекториясы да өзгереді. Ол аппараттардың бұрыштық қалпын басқарып өзгерту бұл жағдайда тұрақтандыру деп аталады. Бағдарлау кезінде аппаратты масса центріне қатысты бұрғанда, оның қозғалыс бағыты өзгермейді. Әдетте бағдарлау мен тұрақтандыру жүйелері өзара байланыса келеді.

Масса центрінің қозғалысын басқару кезіндегі басқа бір өзекті мәселе – ұшу траекториясын анықтау және қажет болған кезде оған түзету енгізу. Космостық ұшу аппараттарының траекториялары радиотехникалық аппараттар және электрондық есептеу техникасы арқылы анықталып, түзетіледі.

Ұшырғыш-ракетаны ұшыру және онымен космос объектісін белгіленген траекторияға дәл шығару – масса центрімен байланысты қозғалысты басқарудағы ең қиын мәселе. Космостық ракетаны жерге көлбеу ұшырудан гөрі тік ұшыру ыңғайлы әрі тиімді. Өйткені ол атомсфераның қалың қабатын қысқа мерзімде өтеді де, ауа кедергісін жеңуге барынша аз энергия шығындайды. Атмосфераның қалың қабатынан өткен соң ракета бірте-бірте жантайып жер төңірегіндегі дөңгелек орбитаға шығады. Космостық ракетаның осылайша ұшу кезіндегі күрделі қозғалысын басқару өте жоғары дәлдікті қажет етеді. Ұшырғыш-ракетаның осьтік ауытқу бұрышы гироскоппен, ал оның бүйірлік ауытқуы жылдамдық индикаторларымен анықталады. Бұл ракеталарды тұрақтандыру да оңай мәселе емес. Ұшу кезінде ракета корпусы көлденең бағытта да тербеліске түседі. Бактағы сұйық отын шайқалады және т.б. Кеңістіктің белгілі нүктесінде алдын ала белгіленген жылдамдыққа жеткен соң ұшырғыш-ракетаның жылдамдығын реттеу қажет. Жылдамдық реттеу ракеталық двигательдің тарту күшін арттыру немесе кеміту арқылы орындалады.

Космостық ұшу аппараттарын ұшыру және оған кері мәселе – ол аппараттарды ауасыз планеталарға (мысалы, Ай бетіне) қондыру мәселесі өзара ұқсату.

Ракеталық двигательдің тарту күшін тұрақтандыру мен реттеудің бағдарлау әдісінен өзгешелігі бар. Бағдарлау әдістері көп, ал тұрақтандыру мен реттеу бір сарынды. Бағдарлау мақсатына пайдаланылатын басқару моменттерін тудыратын жүйелер активті, пассивті және аралас жүйелер деп ушке бөлінеді. Активті жүйедегі басқару моментін тудыратын құрылғылар борттық энергия көздерін, пассивті жүйеде сыртқы орта күштерін (мысалы, магнит өрісі, тартылыс өрісі) пайдаланылады. Аралас жүйелерде бұл екі жүйе принциптері қос-қабат әсер етеді. Активті жүйенің артықшылығы – оның икемділгі, ал пассивті жүйенің маңыздылығы – оның тиімділігі. Бағдарлау жүйесіне космонавтың қатысу дәрежесіне орай ол автоматты немесе адам іске қосатын жүйе болып бөлінеді.

Космостық ұшу аппараттарын орбитада өзара жақындастыру үшін жасалатын маневр кезінде аппараттардың масса центрлерінің қозғалысын басқару мен бағдарлау мәселелері бірігеді. Жақындастыру қашықтан жақындастыру және түйістіру деп екіге ажыратылады. Космостық ұшу аппараттарын навигациялау – өз алдына жеке мәселе. Бұл аппараттарды атмосфера қабатында қондырудың өзіндік ерекшелігі де бар. Ауа қабаты ракеталық двигательдер арқылы тежеліп, баяулап қону мәселесін жеңілдетеді.